【手続補正書】
【提出日】平成18年2月24日(2006.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】  第１のレーザ光、および該第１のレーザ光より波長の長い第２のレーザ光を各々回折して集光させる光学素子において、
前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光の双方が回折される回折格子における回折能力を光路差関数で表し、かつ、当該光路差関数により計算される波面収差については、前記第１のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３1、および前記第２のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３2が以下の条件式
０．００５＜｜ＳＡ３1−ＳＡ３2｜＜０．０１５［λｒｍｓ］
ＳＡ３1×ＳＡ３2＜０
を満たしていることを特徴とする光学素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】  第１のレーザ光、および該第１のレーザ光より波長の長い第２のレーザ光を各々回折して集光させるレンズにおいて、
前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光の双方が回折される回折格子における回折能力を光路差関数で表し、かつ、当該光路差関数により計算される波面収差については、前記第１のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３1、および前記第２のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３2が以下の条件式
０．００５＜｜ＳＡ３1−ＳＡ３2｜＜０．０１５［λｒｍｓ］
ＳＡ３1×ＳＡ３2＜０
を満たしていることを特徴とするレンズ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】  第１の光記録媒体の記録面に対して第１のレーザ光源から出射した第１のレーザ光を集光させ、かつ、前記第１の光記録媒体の透明保護層より透明保護層が厚い第２の光記録媒体の記録面に対して第２のレーザ光源から出射した、前記第１のレーザ光より波長の長い第２のレーザ光を集光させる光ヘッド装置において、
前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光の共通光路上には、前記第１のレーザ光
および前記第２のレーザ光を各々回折して前記第１の光記録媒体の記録面および前記第２の光記録媒体の記録面に導く共通の光学素子が配置され、
当該光学素子において前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光の双方が回折される回折格子における回折能力を光路差関数で表し、かつ、当該光路差関数により計算される波面収差については、前記第１のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３1、および前記第２のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３2が以下の条件式
０．００５＜｜ＳＡ３1−ＳＡ３2｜＜０．０１５［λｒｍｓ］
ＳＡ３1×ＳＡ３2＜０
を満たしていることを特徴とする光ヘッド装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
このような対物レンズを構成するにあたって、その光学設計時には、下式
2005062232.tif 000001
により、図５（ａ）で示される屈折を表す非球面形状を求めるとともに、下式
2005062232.tif 000002
の回折を表す光路差関数で光線追跡を行って、収差が０になるような補正を行った後、それを、図５（ｂ）に示すようなブレーズ加工の形状に置き換える。なお、図５（ｂ）に示すブレーズ形状には、屈折面に対して、入射角度に対応する形状補正が施されている。ここで、ｒは中心曲率半径、ｋは円錐係数、ｈは光軸からの高さ、λは波長、ａiおよびｂjは多項式の係数を意味する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
しかしながら、従来の光学設計によると、
λ1＜λB＜λ2
λ1＝ＤＶＤ用のレーザ光の波長
λ2＝ＣＤ用のレーザ光の波長
であることに起因して、波長λ1で回折面を利用した際、波長λ1でブレーズ化したときと、波長λBでブレーズ化したときとの差が、この波長λ1での大きな波面収差ＳＡ1となって現れる。また、波長λ2で回折面を利用した際、波長λ2でブレーズ化したときと、波長λBでブレーズ化したときとの差が、この波長λ2での大きな球面収差ＳＡ2となって現れてしまう。その結果、ＤＶＤの記録再生の際、収差が大きすぎて所望のピックアップ特性が得られないという問題点がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明では、第１のレーザ光、および該第１のレーザ光より波長の長い第２のレーザ光を各々回折して集光させる光学素子において、
前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光の双方が回折される回折格子における回折能力を光路差関数で表し、かつ、当該光路差関数により計算される波面収差については、前記第１のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３1、および前記第２のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３2が以下の条件式
０．００５＜｜ＳＡ３1−ＳＡ３2｜＜０．０１５［λｒｍｓ］
ＳＡ３1×ＳＡ３2＜０
を満たしていることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明では、第１のレーザ光、および該第１のレーザ光より波長の長い第２のレーザ光を各々回折して集光させるレンズにおいて、
前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光の双方が回折される回折格子における回折能力を光路差関数で表し、かつ、当該光路差関数により計算される波面収差については、前記第１のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３1、および前記第２のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３2が以下の条件式
０．００５＜｜ＳＡ３1−ＳＡ３2｜＜０．０１５［λｒｍｓ］
ＳＡ３1×ＳＡ３2＜０
を満たしていることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明では、第１の光記録媒体の記録面に対して第１のレーザ光源から出射した第１のレーザ光を集光させ、かつ、前記第１の光記録媒体の透明保護層より透明保護層が厚い第２の光記録媒体の記録面に対して第２のレーザ光源から出射した、前記第１のレーザ光より波長の長い第２のレーザ光を集光させる光ヘッド装置において、
前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光の共通光路上には、前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を各々回折して前記第１の光記録媒体の記録面および前記第２の光記録媒体の記録面に導く共通の光学素子が配置され、当該光学素子において前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光の双方が回折される回折格子における回折能力を光路差関数で表し、かつ、当該光路差関数により計算される波面収差については、前記第１のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３1、および前記第２のレーザ光の３次球面収差ＳＡ３2が以下の条件式
０．００５＜｜ＳＡ３1−ＳＡ３2｜＜０．０１５［λｒｍｓ］
ＳＡ３1×ＳＡ３2＜０
を満たしていることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明では、第１のレーザ光および第２のレーザ光の双方が回折される回折格子については、非球面形状を表す関数と、光路差を表す関数を併用した光線追跡により収差を低減する光学設計を行うが、その際、収差を０に補正しようとすると、第１のレーザ光の波長とブレーズ波長との差、および第２のレーザ光の波長とブレーズ波長との差がそのまま球面収差として現れることから、光路差関数において、予め所定の収差が発生するように見込んでおく。すなわち、光学設計の段階では、実際にブレーズ加工した後の収差が小さくなるように、収差を見込んでおく。このため、第１のレーザ光の波長とブレーズ波長との差、および第２のレーザ光の波長とブレーズ波長との差がそのまま収差として現れることがないので、実際に加工した際の収差を低減することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
このようにして光記録媒体４（ＤＶＤ４１、ＣＤ４２）に集光された第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ、光記録媒体４で反射された後、共通の集光光学系Ｌｏを戻り光として逆に辿り、ビームスプリッタ２２、２１をこの順に透過して共通受光素子２５に集光する。そして、共通受光素子２５で検出された信号により光記録媒体４（ＤＶＤ４１、ＣＤ４２）の情報再生等が行われる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図２を参照して説明した対物レンズ３では、外周側屈折面領域３４の屈折力を設定することにより、当該領域を通る第１のレーザ光束の光束成分によるビームスポットをＤＶＤ４１の記録面上に形成するようにしているが、本例のように、外周側屈折面領域３４にも回折格子を形成し、この回折格子による第１のレーザ光Ｌ１の回折光束成分のビームスポットがＤＶＤ４１の記録面上に形成されるようにすることもできる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、対物レンズの光学設計時、屈折を表す非球面形状を求める様子を示す説明図、および光路差関数で光線追跡を行って決定したブレーズ形状の説明図である。図６（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、第１のレーザ光を用いてのＤＶＤの再生の際のジッタ特性に対して、図２の対物レンズの中心側回折格子の３次球面収差、５次球面収差、７次球面収差、９次球面収差、および５次球面収差、７次球面収差、９次球面収差の２乗和平方根が及ぼす影響を示すグラフである。図７（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、第２のレーザ光を用いてのＣＤの再生の際のジッタ特性に対して、図２の対物レンズの中心側回折格子の３次球面収差、５次球面収差、７次球面収差、および９次球面収差が及ぼす影響を示すグラフである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
本発明では、対物レンズ３、３Ａを構成するにあたっては、その光学設計時には、下式
2005062232.tif 000003
により、図５（ａ）で示される屈折を表す非球面形状を求めるとともに、下式
2005062232.tif 000004
の回折を表す光路差関数で光線追跡を行って、収差を小さくするような補正を行った後、それを、図５（ｂ）に示すようなブレーズ加工の形状に置き換える。なお、図５（ｂ）に示すブレーズ形状には、屈折面に対して、入射角度に対応する形状補正が施されている。ここで、ｒは中心曲率半径、ｋは円錐係数、ｈは光軸からの高さ、λは波長、ａiおよびｂjは多項式の係数を意味する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
ここで、光路差関数で光線追跡を行って、収差を０にするような補正を行うと、波長λ1で内周側回折格子３５を利用した際、波長λ1でブレーズ化したときと、波長λBでブレーズ化したときとの差が、この波長λ1での球面収差ＳＡ1となって現れる。また、波長λ2で内周側回折格子３５を利用した際、波長λ2でブレーズ化したときと、波長λBでブレーズ化したときとの差が、この波長λ2での球面収差ＳＡ2となって現れてしまう。なお、球面収差ＳＡ1と球面収差ＳＡ2とは、符号が逆である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
そこで、本形態では、第１のレーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の開口数ＮＡが以下の条件
第１のレーザ光Ｌ１の開口数ＮＡ＞０．５８
第２のレーザ光Ｌ２の開口数ＮＡ＜０．５３
であって、かつ、第１のレーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２で共通の回折格子（内周側回折格子３５）における回折能力を光路差関数で表したとき、この光路差関数により計算される波面収差については、第１のレーザ光Ｌ１の３次球面収差ＳＡ３1、および第２のレーザ光Ｌ２の３次球面収差ＳＡ３2が以下の２つの式
（１）式
０．００５＜｜ＳＡ３1−ＳＡ３2｜＜０．０１５［λｒｍｓ］
（２）式
ＳＡ３1×ＳＡ３2＜０
を満たすように設定しておく。すなわち、φ（λ1）、φ（λ2）については０ではなく、初めから、φ（λ1）−φ（λ2）＝−（ＳＡ1−ＳＡ2）となるように収差を見込んでおく。従って、実際に加工した際の収差を低減することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、非球面形状を表す関数と、光路差を表す関数を併用した光線追跡により収差を低減する光学設計を行うが、その際、収差を０に補正するのではなく、予め所定の収差を見込んでブレーズ加工の形状に置き換える。このため、ブレーズ化後、所望のレーザ光に対する収差を小さく抑えることができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
図２の対物レンズによる第１および第２のレーザ光の収束状態を示す説明図である。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、対物レンズの光学設計時、屈折を表す非球面形状を求める様子を示す説明図、および光路差関数で光線追跡を行って決定したブレーズ形状の説明図である。